Urządzenia do ekstrakcji konopi – przewaga sonikacji
Urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej mają wiele zalet, dzięki którym ekstrakcja ultradźwiękowa jest metodą przewyższającą inne metody ekstrakcji konopi włóknistych i marihuany. Chociaż ekstrakcję związków bioaktywnych, takich jak THC i CBD, z konopi można przeprowadzać różnymi technikami, sonikacja oferuje liczne korzyści. Ze względu na wysoki uzysk, wysoką jakość ekstraktów, szybki przebieg procesu, niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne oraz bezpieczną i przyjazną dla użytkownika obsługę ekstrakcja ultradźwiękowa jest preferowaną metodą ekstrakcji zarówno w małej, jak i przemysłowej produkcji ekstraktów z konopi.
Zalety ultradźwiękowej ekstrakcji konopi
Sonikatory z sondą to urządzenia do ekstrakcji, które wykorzystują fale ultradźwiękowe do rozbijania materiału roślinnego i ekstrakcji pożądanych związków. Wykazano, że w ekstrakcji konopi metoda ta przewyższa tradycyjne metody ekstrakcji z kilku powodów:
- Wydajność: Sondy ultradźwiękowe mogą ekstrahować z materiału roślinnego większy odsetek docelowych związków niż tradycyjne metody ekstrakcji, takie jak ekstrakcja rozpuszczalnikowa czy destylacja z parą wodną. Wynika to z faktu, że sondy ultradźwiękowe wykorzystują fale dźwiękowe o wysokiej częstotliwości do rozbijania materiału roślinnego na poziomie komórkowym, co ułatwia ekstrakcję pożądanych związków.
- Szybka ekstrakcja: Sondy ultradźwiękowe mogą ekstrahować docelowe związki z materiału roślinnego w ciągu kilku minut, podczas gdy tradycyjne metody ekstrakcji mogą wymagać godzin, a nawet dni. Oznacza to, że sondy ultradźwiękowe mogą przetwarzać więcej materiału w krótszym czasie, dzięki czemu jest to wydajniejsza metoda ekstrakcji.
- Pełne spektrum: Sonikatory z sondą ekstrahują pełen zakres związków bioaktywnych. Umożliwia to wytwarzanie za pomocą sond ultradźwiękowych ekstraktów o pełnym spektrum, znanych z efektu otoczenia, który może mieć znaczenie w zastosowaniach leczniczych lub badawczych.
- Bezpieczeństwo: Sondy ultradźwiękowe uznaje się za bezpieczniejszą metodę ekstrakcji w porównaniu z tradycyjnymi metodami, takimi jak ekstrakcja rozpuszczalnikowa, która może wiązać się z użyciem łatwopalnych i potencjalnie toksycznych rozpuszczalników, lub ekstrakcja za pomocą ekstraktorów wykorzystujących nadkrytyczny CO2, pracujących pod wysokim ciśnieniem. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest kompatybilna z każdym rodzajem rozpuszczalnika, w tym wodą i wodnym roztworem etanolu, dzięki czemu jest bezpieczniejszą i bardziej przyjazną dla środowiska metodą ekstrakcji.
Podsumowując, ekstrakcja konopi za pomocą sond ultradźwiękowych ma kilka zalet w porównaniu z tradycyjnymi metodami ekstrakcji, w tym większą wydajność, szybkość, selektywność i bezpieczeństwo.
Ekstraktor ultradźwiękowy UIP2000hdT (2kW) do przemysłowej produkcji w pełni naturalnych, ekologicznych ekstraktów z konopi.
Sonikatory a ekstraktor CO2 w ekstrakcji konopi
Ekstrakcja nadkrytycznym CO2 jest konwencjonalną metodą produkcji ekstraktów z konopi. Jednak ze względu na wysokie koszty, kwestie bezpieczeństwa i złożoną obsługę sonikatory zastąpiły liczne zainstalowane ekstraktory CO2. Poniżej przedstawiono zalety, dzięki którym sonikacja przewyższa ekstrakcję nadkrytycznym CO2.
- Uzysk: Wykazano, że ekstrakcja ultradźwiękowa zapewnia wyższy uzysk pożądanych związków niż ekstrakcja CO2. Wynika to z faktu, że ekstrakcja ultradźwiękowa może rozbijać materiał roślinny na poziomie komórkowym, umożliwiając wydajniejszą ekstrakcję docelowych związków.
- Szybkość: Ekstrakcję ultradźwiękową można zakończyć w ciągu kilku minut, podczas gdy ekstrakcja CO2 może trwać kilka godzin. Oznacza to, że ekstrakcja ultradźwiękowa jest szybszą metodą i umożliwia przetwarzanie większych objętości materiału w krótszym czasie.
- Selektywność: Ekstrakcja ultradźwiękowa daje ekstrakty o szerokim spektrum, które zawierają szeroki zakres związków bioaktywnych. Ekstrakty o szerokim spektrum są cenione za tak zwany efekt otoczenia, w którym substancje synergistycznie wspierają i wzmacniają swoje specyficzne działanie. Dzięki temu ekstrakcja ultradźwiękowa jest doskonałym rozwiązaniem do wytwarzania ekstraktów o zastosowaniu terapeutycznym, a także do celów badawczych.
- Efektywność energetyczna: Ekstrakcja ultradźwiękowa zużywa mniej energii niż ekstrakcja CO2, dzięki czemu jest rozwiązaniem bardziej przyjaznym dla środowiska.
- Koszt urządzeń: Urządzenia do ekstrakcji ultradźwiękowej są zazwyczaj tańsze niż urządzenia do ekstrakcji CO2, co może czynić je bardziej dostępnym rozwiązaniem dla producentów działających na małą skalę.
- Bezpieczeństwo: Ekstrakcję ultradźwiękową można prowadzić bez użycia łatwopalnych lub toksycznych rozpuszczalników. Woda lub wodny roztwór etanolu to najczęściej stosowane rozpuszczalniki do ekstrakcji konopi. Natomiast ekstrakcja CO2 wymaga użycia CO2 pod wysokim ciśnieniem. Z tak wysokim ciśnieniem wiąże się ryzyko wycieku CO2 lub awarii urządzeń oraz związane z wysokim ciśnieniem zagrożenia. Dlatego ekstrakcja ultradźwiękowa jest uznawana za bezpieczniejszą metodę zarówno dla operatorów, jak i dla środowiska.
Ultradźwiękowa ekstrakcja konopi – zasada działania ultradźwięków w ekstrakcji
Ekstrakcja za pomocą ultradźwięków opiera się na zasadzie kawitacji akustycznej. Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy do cieczy i zawiesin powoduje intensywną kawitację i powstawanie sił ścinających. W zawiesinie liści, pąków, kwiatów, łodyg i innych części roślin komórki roślinne są rozbijane przez ultradźwiękowe siły ścinające, a związki bioaktywne, takie jak kannabidiol (CBD) i tetrahydrokannabinol (THC), zostają uwolnione. Ekstrakcja ultradźwiękowa jest ugruntowaną, wysoce wydajną i niezawodną techniką izolowania bioaktywnych związków roślinnych. Szczególnie w produkcji wysokiej jakości olejów konopnych sonikacja zyskała uznanie dzięki wysokiemu uzyskowi (większej ilości uzyskanego ekstraktu), doskonałej jakości (pełnemu spektrum) i krótkiemu czasowi przetwarzania. Zastosowanie fal ultradźwiękowych jest obróbką mechaniczną, która jest nietoksyczna, bezpieczna i przyjazna dla środowiska.
Ultradźwiękowa ekstrakcja konopi w partii 120L za pomocą UIP2000hdT i mieszadła
- Wyższy uzysk
- Wysoka jakość
- Brak degradacji termicznej
- Szybka ekstrakcja
- Prosta i bezpieczna obsługa
- Ekologiczna ekstrakcja
W skrócie – zalety ekstraktorów ultradźwiękowych Hielscher
Wydajność
- Wyższe uzyski
- Szybki proces ekstrakcji – w ciągu kilku minut
- Wysokiej jakości ekstrakty – łagodna, nietermiczna ekstrakcja
- Ekologiczne rozpuszczalniki (woda, etanol, gliceryna, oleje roślinne itp.)
Prostota
- Plug-and-play – przygotowanie i uruchomienie w ciągu kilku minut
- Wysoka wydajność przetwarzania – do produkcji ekstraktów na dużą skalę
- Praca okresowa lub ciągła w układzie przepływowym
- Prosta instalacja i uruchomienie
- Przenośne / mobilne – urządzenia przenośne lub zamontowane na kołach
- Liniowe zwiększanie skali – dodanie kolejnego systemu ultradźwiękowego równolegle zwiększa wydajność
- Zdalne monitorowanie i sterowanie – za pomocą komputera PC, smartfona lub tabletu
- Nadzór nad procesem nie jest wymagany – wystarczy przygotować i uruchomić
- Wysoka wydajność – zaprojektowane do ciągłej produkcji 24/7
- Wytrzymałość i niewielkie wymagania konserwacyjne
- Wysoka jakość – zaprojektowane i wyprodukowane w Niemczech
- Szybki załadunek i opróżnianie między partiami
- Łatwe czyszczenie
Bezpieczeństwo
- Prosta i bezpieczna obsługa
- Ekstrakcja bezrozpuszczalnikowa lub z użyciem rozpuszczalników (woda, etanol, oleje roślinne, gliceryna itp.)
- Brak wysokich ciśnień i temperatur
- Dostępne systemy przeciwwybuchowe z certyfikatem ATEX
- Łatwe sterowanie (również zdalne)
UP400St Ultradźwiękowa ekstrakcja materiałów roślinnych, takich jak konopie, w partii 8L
Urządzenia ultradźwiękowe do ekstrakcji konopi
Hielscher Ultrasonic jest zaufanym partnerem w zakresie wysokowydajnych urządzeń ultradźwiękowych do ekstrakcji konopi i innych materiałów roślinnych. Dzięki niezliczonym instalacjom na całym świecie ekstraktory ultradźwiękowe Hielscher są powszechnie cenione za wysoką szybkość ekstrakcji, niezawodność i wytrzymałość.
Od mniejszych, kompaktowych sonikatorów stołowych, takich jak UP400St (400W), po najpotężniejszy na świecie UIP16000hdT, Hielscher oferuje pełen zakres urządzeń do ekstrakcji ultradźwiękowej. Dzięki temu możemy polecić ekstraktor ultradźwiękowy najlepiej dopasowany do wymagań danego procesu.
Projektowanie, produkcja i doradztwo – jakość z Niemiec
Sonikatory Hielscher są znane z najwyższych standardów jakości i projektowania. Wytrzymałość i łatwa obsługa umożliwiają bezproblemową integrację naszych sonikatorów z instalacjami przemysłowymi. Sonikatory Hielscher z łatwością radzą sobie z trudnymi warunkami i wymagającym środowiskiem pracy.
Hielscher Ultrasonics jest firmą posiadającą certyfikat ISO i kładzie szczególny nacisk na wysokowydajne sonikatory wykorzystujące najnowocześniejszą technologię i zapewniające przyjazną dla użytkownika obsługę. Oczywiście sonikatory Hielscher są zgodne z wymaganiami CE i spełniają wymagania UL, CSA oraz RoHs.
Poniższa tabela przedstawia orientacyjną wydajność przetwarzania naszych sonikatorów:
| Objętość partii | Natężenie przepływu | Zalecane urządzenia |
|---|---|---|
| 1 do 500mL | – | UP100H |
| 10 do 8000mL | – | UP200Ht, UP400St |
| 0,5–150L | 0,2 do 4L/min | UIP2000hdT |
| 1 do 300L | 2 do 10L/min | UIP4000hdT |
| – | 10 do 100L/min | UIP16000 |
| – | większe | zespół urządzeń UIP16000 |
Warto wiedzieć
Przegląd i porównanie najpopularniejszych metod ekstrakcji konopi
Ekstrakcja ultradźwiękowa
Produkt: Ekstrakcja ultradźwiękowa daje wysokiej jakości ekstrakt o pełnym spektrum. Surowy ekstrakt jest oczyszczany przez filtrację, destylację i/lub winteryzację.
Koszt urządzeń: od około US$5 000 do kilkuset tysięcy dolarów amerykańskich (wielokrotność US$100 000), w zależności od wydajności i konfiguracji
Konfiguracja: praca okresowa w partiach/beczkach lub ciągła w układzie przepływowym
Umiejętności techniczne: łatwa i bezpieczna obsługa oraz eksploatacja
Rozpuszczalnik: można stosować wszelkiego rodzaju rozpuszczalniki, takie jak woda, mieszanina wody i alkoholu, alkohol izopropylowy, heksan, etanol, metanol, butan, oleje roślinne (oliwa z oliwek, olej kokosowy), gliceryna itp.
Związki docelowe: pełne spektrum (wszystkie dostępne kannabinoidy i terpeny)
Główne zalety: wysoki uzysk, łatwa obsługa, niski koszt, łatwe zwiększanie skali do produkcji przemysłowej
Ekstrakcja rozpuszczalnikowa (alkohol, etanol)
Produkt: zazwyczaj surowy ekstrakt wymagający dalszego oczyszczania, takiego jak winteryzacja lub filtracja. Ekstrakt etanolowy jest zwykle dalej oczyszczany przez destylację po winteryzacji i filtracji.
Koszt urządzeń: od $5 000 do milionów, w zależności od wielkości, możliwości lub stopnia automatyzacji.
Umiejętności techniczne: przeszkolenie w zakresie podstaw chemii / średni poziom umiejętności.
Związki docelowe: wszystkie dostępne kannabinoidy; otrzymany ekstrakt zawiera niewielkie ilości monoterpenów.
Ekstrakcja CO2
Produkt: surowy ekstrakt wymagający dalszego oczyszczania, takiego jak winteryzacja lub filtracja
Koszt urządzeń: od $100 000 do milionów USD, w zależności od wielkości, możliwości lub automatyzacji
Umiejętności techniczne: przeszkolenie w zakresie pracy z ciekłym CO2 (układ wysokociśnieniowy – bezpieczeństwo)
Związki docelowe: kannabinoidy z jedynie niewielkimi ilościami monoterpenów
Ekstrakcja węglowodorowa
Produkt: shatter, budder, wosk, HTFSE, HCFSE lub surowy ekstrakt do destylacji albo terpeny przeznaczone do dodania do destylatu
Koszt urządzeń: od $5 000 do $100 000, w zależności od wielkości i możliwości
Umiejętności techniczne: przeszkolenie w zakresie chemii i bezpieczeństwa (stosowanie łatwopalnych płynów, ciekłego butanu)
Związki docelowe: wszystkie kannabinoidy
Zastosowanie fal ultradźwiękowych do ekstrakcji
Zastosowanie ultradźwięków o dużej mocy do układów ciekłych (w tym zawiesin i lepkich past) powoduje powstawanie kawitacji akustycznej. Kawitacja akustyczna to zjawisko powstawania, wzrostu i ostatecznej implozji pęcherzyków kawitacyjnych. Podczas rozchodzenia się fal ultradźwiękowych pęcherzyki próżniowe oscylują, rosną i zapadają się w momencie, gdy nie mogą już pochłonąć więcej energii. Implozja pęcherzyka tworzy lokalnie ekstremalne warunki obejmujące bardzo wysokie temperatury, ciśnienia, szybkości nagrzewania i chłodzenia, a także różnice ciśnień i strugi cieczy. Te ekstremalne warunki wywołują efekty termiczne, mechaniczne i chemiczne. Rozbijanie komórek i uwalnianie związków bioaktywnych (= ekstrakcja) jest efektem mechanicznym, który jest bardzo skuteczny i wydajny.
Kawitacja akustyczna, generowana przez ultradźwięki o wysokiej intensywności i niskiej częstotliwości, wytwarza silne siły ścinające oraz występujące lokalnie duże różnice ciśnienia i temperatury, które zapewniają oddziaływanie niezbędne do rozbijania komórek, intensywnego mieszania i przenoszenia masy. Te ultradźwiękowe siły ścinające są z powodzeniem stosowane w ekstrakcji konopi.
Dzięki większej ilości uzyskanego ekstraktu, wysokiej szybkości ekstrakcji, szybkości procesu oraz prostej i bezpiecznej obsłudze ekstrakcja ultradźwiękowa jest z powodzeniem stosowana do ekstrakcji różnorodnych związków roślinnych.
Silne fale ultradźwiękowe rozbijają macierz komórkową struktur biologicznych i uwalniają związki bioaktywne. Przenoszenie masy między materiałem roślinnym a rozpuszczalnikiem ulega intensyfikacji. Dzięki tym mechanizmom ekstrakcja ultradźwiękowa jest wysoce wydajna w ekstrakcji konopi.
Do znanych przykładów zastosowania ekstrakcji ultradźwiękowej należą konopie (kannabinoidy i olej konopny z marihuany i konopi włóknistych), kurkumina, pieprz, szafran, kawa, przepękla ogórkowata, oliwa z oliwek, olej z awokado, henna, zioła ajurwedyjskie, imbir, herbata oraz inne zioła lecznicze.
Dekarboksylacja
Dekarboksylacja jest ważnym etapem wydajnej produkcji głównych związków bioaktywnych obecnych w konopiach, takich jak Δ9-tetrahydrokannabinol (Δ9-THC), kannabidiol (CBD) i kannabigerol (CBG). Dekarboksylacja, znana również jako „aktywacja” lub „decarbing”, jest stosowana jako obróbka wstępna w celu zwiększenia zawartości THC (delta9-tetrahydrokannabinolu) w materiale roślinnym. Pod względem chemicznym dekarboksylacja jest reakcją, w której usuwana jest grupa karboksylowa (-COOH) i uwalniany jest dwutlenek węgla (CO2). W celu zwiększenia zawartości THC w materiale roślinnym konopi stosuje się etap dekarboksylacji. W wyniku dekarboksylacji obecna ilość niepsychoaktywnego kwasu Δ9-tetrahydrokannabinolowego (THCA) może zostać przekształcona w psychoaktywny THC. Kwas Δ9-tetrahydrokannabinolowy ulega dekarboksylacji podczas ogrzewania (do około 105°C / 220°F przez 30 min. w przypadku suchego materiału, do 90min. w przypadku wilgotnego materiału roślinnego), a następnie przekształca się w psychoaktywny związek Δ9-tetrahydrokannabinol.
Podobnie materiał roślinny konopi bogaty w CBD-A można poddać dekarboksylacji przez obróbkę cieplną i w ten sposób przekształcić w CBD. W celu winteryzacji materiału roślinnego wysuszony, rozdrobniony materiał roślinny ogrzewa się do około 160°C / 320°F przez 30–60min., aby zainicjować dekarboksylację.
Temperatury dekarboksylacji kannabinoidów:
CBD: 160°C / 320°F
CBC: 220°C / 428°F
THC: 155°C / 314,6°F
CBN: 185°C / 365°F
THCV: 220°C / 428°F
Dalsze etapy procesu – filtracja i destylacja
Po ekstrakcji ultradźwiękowej cząstki konopi należy odfiltrować z cieczy. W tym celu zawiesinę konopi przepuszcza się przez filtr, taki jak siatka (np. worek filtracyjny), lub stosuje się prasę filtracyjną. Otrzymany roztwór macierzysty zawierający rozpuszczalnik (np. etanol) i ekstrakt z konopi jest następnie zagęszczany przez oddzielenie etanolu. Do typowych rozwiązań stosowanych przy destylacyjnym usuwaniu rozpuszczalników należą wyparki rotacyjne i systemy destylacji próżniowej.
Wyparka rotacyjna (potocznie roto-vap) jest powszechnie stosowana do oddzielania rozpuszczalników, takich jak etanol, od konopi, co pozwala uzyskać oczyszczony olej konopny. Regulowana temperatura i łatwa obsługa sprawiają, że wyparka rotacyjna jest dominującym urządzeniem do destylacji w branży konopnej.
Destylacja próżniowa jest stosowana głównie do izolowania CBD do zastosowań farmaceutycznych i leczniczych, gdy konieczne jest usunięcie terpenów i/lub THC. Ponieważ terpeny, THC i CBD mają wysokie temperatury wrzenia (w zakresie 160–250°C / 310–482°F), destylacja w warunkach ciśnienia atmosferycznego wymagałaby obróbki w wysokiej temperaturze, co wiąże się z degradacją termiczną kannabinoidów wrażliwych na ciepło. Ponadto kontakt z tlenem inicjuje reakcje utleniania, które negatywnie wpływają na jakość kannabinoidów. Zastosowanie próżni obniża temperatury wrzenia. Dodatkowo zastosowanie próżni usuwa tlen. Dzięki temu destylacja w warunkach próżni ogranicza degradację termiczną i oksydacyjną ekstraktów.
Winteryzacja
Winteryzacja to proces usuwania lipidów roślinnych, tłuszczów i wosków przez przemywanie alkoholem w celu oddzielenia kannabinoidów i terpenów od niepożądanych substancji, takich jak woski roślinne, tłuszcze i chlorofil. W celu winteryzacji wyekstrahowany olej konopny umieszcza się w etanolu i schładza do temperatur poniżej -20°C / -6°F. W tych niskich temperaturach lipidy, tłuszcze i woski wytrącają się i można je usunąć.
Hielscher Ultrasonics produkuje wysokowydajne homogenizatory ultradźwiękowe od skali laboratoryjnej do skali przemysłowej.